Färgkomposit av Titan och Dione gjord av Cassini-bilder förvärvade i maj 2011. (NASA/JPL/SSI/J. Major)
Det har länge spekulerats i att Saturnus måne Titan kan hysa en global underjordiskt hav under en isig skorpa, baserat på mätningar av dess rotation och omloppsbana av NASA:s rymdfarkoster Cassini. Titan uppvisar en densitet och form som indikerar ett böjligt flytande inre lager - ett underjordiskt hav - möjligen sammansatt av vatten blandat med ammoniak, en kombination som skulle hjälpa till att förklara den konsekventa mängden metan som finns i dess tjocka atmosfär.
Nu har ytterligare analys av Cassini gravitationsmätningar av ett team från Stanford University visat att Titans islager är tjockare och mindre enhetligt än ursprungligen uppskattat, vilket indikerar en mer komplex inre struktur - och en starkare yttre påverkan för dess värme.
Titans flytande hav under ytan uppskattades tidigare vara i närheten av 100 km (62 miles) tjockt, inklämt mellan en stenig kärna nedanför och ett iskallt skal ovanför. Detta baserades på Titans beteende i sin omloppsbana - eller, mer exakt, hur Titans form förändras under sin omloppsbana, mätt med Cassinis radarinstrument.
Eftersom Titans 16-dagarsbana inte är perfekt cirkulär upplever månen en starkare gravitationskraft från Saturnus vid vissa punkter än vid andra. Som ett resultat av det plattas den till vid polerna och ändrar ständigt formen något - en effekt som kallas tidvattenböjning. Tillsammans med sönderfallet av radioaktiva material i dess kärna, genererar denna böjning den inre värmen som hjälper till att hålla en havsvätska under ytan.
Ett team av forskare från Stanford University, ledda av Howard Zebker, professor i geofysik och elektroteknik, använde nyligen Cassini-mätningar av Titans topografi och gravitation för att fastställa att det isiga lagret mellan månens yta och havet är upp till dubbelt så tjockt som man tidigare trott. — och det är betydligt tjockare vid ekvatorn än vid polerna.
'Bilden av Titan som vi får har en isig, stenig kärna med en radie på lite över 2 000 kilometer, ett hav någonstans i intervallet 225 till 300 kilometer tjockt och ett islager som är 200 kilometer tjockt,' sa Zebker.
Olika tjocklekar på Titans islager skulle innebära att det genereras mindre värme internt genom sönderfallet av radioaktiva material i Titans kärna, eftersom den typen av värme skulle vara mer eller mindre globalt enhetlig. Istället måste tidvattenböjning orsakad av gravitationsinteraktionerna med Saturnus och närliggande mindre månar spela en starkare roll för att värma upp Titans inre.
Läs mer: Titan's Tides föreslår ett hav under ytan
Med Cassinis nya mätningar av Titans gravitation beräknade Zebker och hans team att det isiga lagret under Titans tillplattade poler är 3 000 meter (cirka 1,8 miles) tunnare än genomsnittet, medan det vid ekvatorn är 3 000 meter tjockare än genomsnittet. I kombination med månens ytegenskaper gör detta att den genomsnittliga globala tjockleken på islagret blir mer som 200 km, inte 100.
Värme som genereras av tidvattenböjning - som känns starkare vid polerna - tros vara orsaken till den tunnare isen där. Tunnare is skulle innebära att det finns mer flytande vatten under polerna, som är tätare och därmed skulle utöva en starkare gravitationskraft ... exakt vad som har hittats i Cassinis mätningar.
Resultaten tillkännagavs tisdagen den 4 december vid AGU-kongressen i San Francisco. Läs mer på Stanford University nyhetssida.